Entendiendo los límites de vibración ISO 10816-3
Técnico2 de octubre de 2024
El Estandar ISO 20816 es la unificación de ISO 7919 y 10816.
El estándar ISO 20816 es la unificación de los estándares. La ISO 7919 cubría todo lo relacionado con la amplitud de vibración absoluta de carcasa, mientras que la ISO 10816 se enfocaba en la vibración relativa.
La ISO 20816 unifica estos dos criterios de límites de aceptación. Sin embargo, aún no se ha completado la unificación de todas las normas, y algunas siguen activas con su nomenclatura anterior.
Por ejemplo, la ISO 7919 y algunas normas con la nomenclatura antigua, como es el caso de la ISO 2372, siguen vigentes. Todavía no se han unificado con la ISO 20816-3, que cubre los aspectos de vibración relativa para esta agrupación de máquinas en entornos industriales. La ISO 10816-1 cubre la normativa para vibración absoluta en carcasa. Es por eso que algunas de estas normas anteriores, como la ISO 2372, aún se utilizan.
El estándar ISO 10816-3 para maquinaria industrial establece amplitud de vibración máxima para maquinaria industrial. Presenta dos criterios de límites de aceptación.
Primer críterio (1er) de los límites de aceptación de la ISO 10813-3
El primer criterio es basado en límites absolutos, es decir, la definición de un valor absoluto como el criterio máximo de aceptación de vibración para maquinaria industrial.
Si nosotros mantenemos un nivel de tendencia histórica, por ejemplo, en este caso, en velocidad de vibración en RMS, nos da unas indicaciones y recomendaciones para establecer tres niveles de advertencia o tres niveles de cuidado de monitores. Lo llaman pre-warning, que sería como una pre-alarma o advertencia inicial. Y finalmente alarm, que lo podemos traducir como disparo en español. Normalmente, nosotros le llamamos a esto pre-alarma y disparo. La nomenclatura en inglés lo llama pre-warning, warning y alarm.
Indistintamente de esto, son tres niveles de protección o tres niveles de aviso con los que trabaja esta norma en cuanto a niveles absolutos. Niveles absolutos de vigilancia, es decir, un parámetro único, un número único que se puede alcanzar como valor seguro o valor de advertencia para monitorear las vibraciones en nuestra maquinaria rotativa.
El estándar ISO 10816-3 trabaja de esta manera: agrupa las máquinas de dos formas. Un grupo uno establecido para maquinarias entre 300 kW a 50 MW, y un grupo dos, maquinaria entre 15 kW y 300 kW. Es decir, la agrupación de grupo uno y grupo dos va a depender de la potencia de la máquina involucrada en la configuración de alarma.Una segunda agrupación, por decirlo así, se utiliza cuando no se tiene disponible la potencia. También podemos utilizar el tamaño de la máquina que se refiere a lo que llaman en la nomenclatura "frame" o tamaño H, que es la distancia que hay entre las bases de la máquina, es decir, la pata de la máquina hasta el centro del eje del rotor en lo que se denomina H en esta clasificación.
Entonces, el grupo uno para máquinas grandes es para más de 300 milímetros de altura y el grupo dos para 160 a 315 milímetros de altura. Así que cualquiera de las dos clasificaciones, sea potencia o altura del eje, ayuda para identificar la máquina en un grupo uno o en un grupo dos. Es la primera clasificación que hace ISO. Y esto está bien porque no podemos comparar una máquina de alta potencia con una máquina de baja o mediana potencia; tienen comportamientos diferentes, rigidez diferente, masa diferente, y eso obviamente impacta la respuesta dinámica ante las fuerzas vibratorias.
Luego, la norma hace otra división, que es la base de la máquina, la base donde está instalada el equipo rotativo, dividiéndola en máquinas rígidas o máquinas flexibles para los dos grupos, máquinas rígidas o máquinas flexibles. En términos generales, una máquina rígida es aquella que está montada sobre una estructura bien sólida, firmemente apoyada sobre concreto o cemento, por ejemplo. Una máquina flexible pudiera identificarse como aquella montada en una base floja, no floja por condiciones de deterioro, sino por su misma condición de montaje sobre resortes, sobre gomas, sobre aislamiento, pudiendo considerarse de manera cualitativa una base flexible.
Vamos a ahondar un poquito en este tema, haciendo un paréntesis. Nosotros sabemos por la teoría que hemos estudiado de las vibraciones que la amplitud de vibración es una cantidad vectorial que depende de las fuerzas presentes, las fuerzas perturbadoras que estén presentes para hacer vibrar la máquina, y de la rigidez del sistema, que son las fuerzas que se oponen al movimiento. Así que la amplitud, siendo una cantidad vectorial, va a depender de esa suma vectorial entre fuerza y rigidez. Las fuerzas son fuerzas dinámicas, representadas fundamentalmente por las fuerzas centrífugas, y la rigidez es una fuerza estática, pero sigue siendo vectorial.
El resultado de esta interacción vectorial es la amplitud de la vibración. Podemos entender entonces que manteniendo la fuerza constante, una mayor o menor rigidez, o un cambio en la rigidez de la máquina, también afectará la amplitud. Una rigidez muy baja hará que la amplitud incremente; una rigidez más alta hará que la amplitud disminuya. Así que no solo las fuerzas impactan la amplitud de la vibración, sino también la rigidez o las fuerzas de resistencia.
Sabemos que la rigidez depende de las condiciones de diseño, los centros de masa, el centro de gravedad de la máquina, los momentos de inercia, la forma geométrica, la masa de la máquina; todo influye en definir un valor de rigidez que es complejo en este sentido. La norma no puede establecer niveles de alarma para todas las máquinas sin tomar en cuenta la rigidez del sistema.
Una forma de identificar esto de manera visual es una máquina sobre un soporte sólido, por ejemplo, cemento, o una base rígida metálica. Puede considerarse rígida una máquina apoyada en resortes o en aislamiento. Este tipo de máquinas se consideran cualitativamente flexibles, y no podemos comparar la respuesta dinámica de ellas con las máquinas rígidas.
Una forma más específica y técnica de determinar si la estructura que soporta una máquina es rígida o flexible es a través del conocimiento de su frecuencia natural. La frecuencia natural es una característica del diseño de los componentes, una parte intrínseca de un cuerpo sólido. Es la frecuencia a la cual vibra un cuerpo de manera transitoria cuando es sometido a una fuerza transitoria, lo que se denomina vibración libre.
Más adelante entraremos en detalle sobre el concepto de frecuencia natural. Por ahora, vamos a tomarla como una condición intrínseca de la máquina. Cuando una máquina vibra a una frecuencia cercana a su frecuencia natural, entra en un fenómeno llamado resonancia, caracterizado por muy altas amplitudes de vibración. Una máquina que esté trabajando cerca de su frecuencia natural vibrará más que una máquina que esté trabajando lejos de su frecuencia natural.
Por ejemplo, una máquina entre cero y su velocidad máxima de trabajo puede alcanzar su frecuencia natural en algún momento, y la velocidad de giro podría quedar peligrosamente cercana a esa frecuencia natural, generando resonancia. Esto se considera en la norma como una base flexible. Lo contrario sería que la velocidad de giro sea menor a la frecuencia natural, es decir, desde cero hasta la velocidad de trabajo, no se encuentra la frecuencia natural de la máquina, y tampoco se alcanza ni se sobrepasa el 75% de esa frecuencia natural. Esto es lo que se considera una base rígida, cuando las máquinas operan lejos de su frecuencia natural.
Este concepto general sobre la frecuencia natural nos ayudará a entender los criterios de aceptación en la clasificación de base rígida o base flexible. Identificar si una máquina es rígida o flexible tiene ciertos patrones de reconocimiento. Si eso se nos hace complejo de identificar de forma cualitativa, entonces tendremos que hacer una medición de frecuencia natural en nuestras máquinas y compararla con la velocidad de trabajo (RPM), para determinar en qué clasificación entra nuestra máquina.
Después de haber clasificado la máquina por grupo de potencia, tamaño y tipo de base, ya sean rígidas o flexibles, vienen las bandas de aceptación que estudiamos en la sección pasada. El rango azul, A, B, verde, C, amarillo, D, establece entonces los límites permisibles. Lo que nos dice esto, por ejemplo, es que para una máquina con una potencia entre 300 kW y 50 MW, con una base rígida, lo óptimo sería trabajar hasta dos milímetros por segundo de vibración RMS en la carcasa de la máquina.
Si superamos eso, entraremos en el nivel verde, si superamos el nivel verde, caemos en el nivel amarillo, hasta siete milímetros por segundo. Si superamos siete milímetros por segundo, caemos en el nivel rojo o D, establecido como vibración dañina. Estos son los criterios establecidos de forma sencilla para una máquina, si conocemos las características de potencia y rigidez del sistema.
La norma ISO 10816-3 recomienda para máquinas grandes una vibración RMS en el sistema métrico en milímetros por segundo, o en el sistema inglés en pulgadas por segundo. La norma establece límites permisibles para bandas de frecuencia entre 600 y 60,000 ciclos por minuto. Para máquinas más lentas, el rango inferior empieza en 120 ciclos por minuto y también termina en 60,000 ciclos por minuto.
La clasificación de las zonas de aceptación A, B, C y D es para máquinas según su potencia y la rigidez de la base, y establece límites absolutos máximos recomendados para la operación de equipos rotativos. Por ejemplo, esta norma ISO 10816-3 incluye máquinas como motores eléctricos, turbinas de vapor hasta 50 MW, turbinas de gas hasta 3 MW, generadores, compresores centrífugos y sopladores.
Recordemos que la ISO 10816 es más antigua que la serie actual y aún no ha sido unificada por completo. Por ejemplo, máquinas como turbinas de vapor y turbinas de gas ya tienen su propia especificación bajo la norma ISO 20816. Estas están clasificadas dentro de esta nueva norma.
Si tenemos que configurar valores de alarma para estas máquinas, es mejor referirse a la ISO 20816, que es aplicable a turbinas de vapor o turbinas de gas dentro de este rango de potencia, ya que aún no se ha unificado completamente.
Se mantienen vigentes algunas máquinas bajo la ISO 10816, especialmente motores eléctricos, porque los motores eléctricos aún no tienen una norma específica. Mientras esto no ocurra, seguirán dentro de esta clasificación.
Lo mismo aplica para generadores, compresores centrífugos y sopladores, que podrían tener en algún momento su propia norma particular. Con el tiempo, estas normas han sido actualizadas y se han creado normas particulares para cada tipo de máquina. Por ejemplo, actualmente está en progreso la norma específica para motores eléctricos, pero por ahora la ISO 10816-3 y la ISO 7919-3 todavía son aplicables a ciertos casos.
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Segundo críterio (2do) de los límites de aceptación de la ISO 10813-3
Un segundo criterio de la norma ISO es establecer la alarma o el valor permisible en función de cambios, ya no de un valor absoluto, sino de cambios relativos.
Se trata de vigilancia sobre cambios de amplitud de vibración respecto a un valor de referencia predeterminado. Es decir, yo puedo tomar como referencia incluso el valor absoluto recomendado por la norma en el criterio número uno y, en ese sentido, vigilar cambios con respecto a eso. Pero lo mejor es establecer cambios respecto a un registro histórico o una línea base.
Si tenemos una línea histórica de referencia de línea base y consideramos que ese es un nivel de operación adecuado para nuestro equipo rotativo, en lugar de utilizar el valor absoluto recomendado por la norma, es mejor utilizar el criterio de aceptación basado en cambios.
Los cambios pueden ser instantáneos o progresivos, no necesariamente un cambio debe mantenerse en el tiempo, porque pueden existir condiciones operacionales fuera de los rangos de diseño que hagan vibrar a las máquinas de manera transitoria. Eso también se considera como un nivel inaceptable de operación que debe verificarse.
Entonces, si esos cambios de amplitud de vibración son causados por cambios en las condiciones operacionales, entendamos que una máquina con mayor velocidad de trabajo, mayor caudal o mayor carga va a afectar su condición vibratoria, ya que vibrará más o menos dentro de estas condiciones de cambios operacionales. Y eso debe ser considerado durante el proceso de medición.
Interpretación de los incrementos y disminución de la vibración
Hay situaciones en las que uno piensa que si disminuye la vibración, es algo positivo. Es bueno que una máquina que esté vibrando muy poco parezca estar en buen estado. Pero esto no siempre es el caso. Recordemos que la vibración es una cantidad vectorial y la rigidez del sistema tiene una influencia importante.
Puede suceder que tengamos una excesiva rigidez, provocada por tensión en las líneas o por una fuerza excesiva, como por ejemplo una desalineación o tolerancias muy pequeñas. Esto puede hacer que la máquina tenga un menor grado de libertad, por lo que vibrará menos. Pero esto no necesariamente indica una buena salud de la máquina.
Siempre hay que analizar las causas de vibraciones muy bajas que parecen sospechosas, sobre todo si llevamos un registro histórico y de repente notamos una distribución inusual de la vibración. Esto debe ser motivo de análisis.
Lo que se hace, entonces, es tratar de colocar niveles de alarma que nos adviertan de disminuciones en la vibración que no sean normales o que no sean producto de la operación normal. En este sentido, la norma indica que un cambio del 25% sobre la zona B o un cambio del 20% sobre una línea de referencia ya debe considerarse un problema, incluso si no se ha alcanzado el valor absoluto de alarma.
Cuando se menciona un cambio respecto a la zona B, lo que está indicando es que si en esta zona B, por ejemplo, 4 mm/s sigue siendo un valor límite aceptable, superar este porcentaje ya debería ser motivo de análisis. No estamos en una situación de cambio que podamos considerar normal. No necesariamente hay que alcanzar los 7.1 mm/s para decir que estamos en el nivel amarillo.
Entonces, un cambio del 25% sobre este nivel ya puede activar una alarma. Y también un cambio del 20% sobre el nivel amarillo ya puede considerarse un nivel de disparo. Esto aplica especialmente para aquellas máquinas que operan con niveles de vibración bastante bajos, alejados de estos patrones.
En este ejemplo que vemos en la tabla, lo que estamos tratando de hacer es analizar fechas de medición de una máquina particular, en un programa de monitoreo de condición.
Lo que vemos entonces es un registro histórico. Vemos cómo se mantienen unos valores de vibración pico y vibración RMS a lo largo de las fechas, y en algún momento comienza a incrementarse la vibración. Sin embargo, si estamos vigilando esta máquina solo con el nivel absoluto que establece la norma, supongamos que 4.5 mm/s es el valor de advertencia, notaremos que a pesar de los cambios, no se ha alcanzado la alarma.
Incluso tenemos una proyección de 4.4 mm/s, y todavía no llega a activar la alarma. Sin embargo, este es un cambio importante con respecto a la línea base, lo que supera el 70% de la vibración base.
Si analizamos fotográficamente el registro histórico, observamos una estabilidad durante un período de operación, y luego un incremento en la vibración. Sin embargo, la alarma no se alcanza, ni siquiera el disparo. Por lo tanto, aquí hay una cuestión irregular que debe evaluarse.
La máquina ha estado aumentando su vibración sin alcanzar la alarma, pero ha experimentado cambios significativos con respecto a la línea base. Este es un ejemplo de cómo podemos optimizar este nivel de alarma, disminuirlo y proyectarlo más hacia un porcentaje de cambio.
Esta es la recomendación de la ISO, que nos dice que es útil utilizar porcentajes de cambio para este tipo de monitoreo.
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Entendiendo los límites de vibración ISO 10816-3
Técnico 2 de octubre de 2024
El Estandar ISO 20816 es la unificación de ISO 7919 y 10816.
El estándar ISO 20816 es la unificación de los estándares. La ISO 7919 cubría todo lo relacionado con la amplitud de vibración absoluta de carcasa, mientras que la ISO 10816 se enfocaba en la vibración relativa.
La ISO 20816 unifica estos dos criterios de límites de aceptación. Sin embargo, aún no se ha completado la unificación de todas las normas, y algunas siguen activas con su nomenclatura anterior.
Por ejemplo, la ISO 7919 y algunas normas con la nomenclatura antigua, como es el caso de la ISO 2372, siguen vigentes. Todavía no se han unificado con la ISO 20816-3, que cubre los aspectos de vibración relativa para esta agrupación de máquinas en entornos industriales. La ISO 10816-1 cubre la normativa para vibración absoluta en carcasa. Es por eso que algunas de estas normas anteriores, como la ISO 2372, aún se utilizan.
El estándar ISO 10816-3 para maquinaria industrial establece amplitud de vibración máxima para maquinaria industrial. Presenta dos criterios de límites de aceptación.
Primer críterio (1er) de los límites de aceptación de la ISO 10813-3
El primer criterio es basado en límites absolutos, es decir, la definición de un valor absoluto como el criterio máximo de aceptación de vibración para maquinaria industrial.
Si nosotros mantenemos un nivel de tendencia histórica, por ejemplo, en este caso, en velocidad de vibración en RMS, nos da unas indicaciones y recomendaciones para establecer tres niveles de advertencia o tres niveles de cuidado de monitores. Lo llaman pre-warning, que sería como una pre-alarma o advertencia inicial. Y finalmente alarm, que lo podemos traducir como disparo en español. Normalmente, nosotros le llamamos a esto pre-alarma y disparo. La nomenclatura en inglés lo llama pre-warning, warning y alarm.
Indistintamente de esto, son tres niveles de protección o tres niveles de aviso con los que trabaja esta norma en cuanto a niveles absolutos. Niveles absolutos de vigilancia, es decir, un parámetro único, un número único que se puede alcanzar como valor seguro o valor de advertencia para monitorear las vibraciones en nuestra maquinaria rotativa.
El estándar ISO 10816-3 trabaja de esta manera: agrupa las máquinas de dos formas. Un grupo uno establecido para maquinarias entre 300 kW a 50 MW, y un grupo dos, maquinaria entre 15 kW y 300 kW. Es decir, la agrupación de grupo uno y grupo dos va a depender de la potencia de la máquina involucrada en la configuración de alarma.Una segunda agrupación, por decirlo así, se utiliza cuando no se tiene disponible la potencia. También podemos utilizar el tamaño de la máquina que se refiere a lo que llaman en la nomenclatura "frame" o tamaño H, que es la distancia que hay entre las bases de la máquina, es decir, la pata de la máquina hasta el centro del eje del rotor en lo que se denomina H en esta clasificación.
Entonces, el grupo uno para máquinas grandes es para más de 300 milímetros de altura y el grupo dos para 160 a 315 milímetros de altura. Así que cualquiera de las dos clasificaciones, sea potencia o altura del eje, ayuda para identificar la máquina en un grupo uno o en un grupo dos. Es la primera clasificación que hace ISO. Y esto está bien porque no podemos comparar una máquina de alta potencia con una máquina de baja o mediana potencia; tienen comportamientos diferentes, rigidez diferente, masa diferente, y eso obviamente impacta la respuesta dinámica ante las fuerzas vibratorias.
Luego, la norma hace otra división, que es la base de la máquina, la base donde está instalada el equipo rotativo, dividiéndola en máquinas rígidas o máquinas flexibles para los dos grupos, máquinas rígidas o máquinas flexibles. En términos generales, una máquina rígida es aquella que está montada sobre una estructura bien sólida, firmemente apoyada sobre concreto o cemento, por ejemplo. Una máquina flexible pudiera identificarse como aquella montada en una base floja, no floja por condiciones de deterioro, sino por su misma condición de montaje sobre resortes, sobre gomas, sobre aislamiento, pudiendo considerarse de manera cualitativa una base flexible.
Vamos a ahondar un poquito en este tema, haciendo un paréntesis. Nosotros sabemos por la teoría que hemos estudiado de las vibraciones que la amplitud de vibración es una cantidad vectorial que depende de las fuerzas presentes, las fuerzas perturbadoras que estén presentes para hacer vibrar la máquina, y de la rigidez del sistema, que son las fuerzas que se oponen al movimiento. Así que la amplitud, siendo una cantidad vectorial, va a depender de esa suma vectorial entre fuerza y rigidez. Las fuerzas son fuerzas dinámicas, representadas fundamentalmente por las fuerzas centrífugas, y la rigidez es una fuerza estática, pero sigue siendo vectorial.
El resultado de esta interacción vectorial es la amplitud de la vibración. Podemos entender entonces que manteniendo la fuerza constante, una mayor o menor rigidez, o un cambio en la rigidez de la máquina, también afectará la amplitud. Una rigidez muy baja hará que la amplitud incremente; una rigidez más alta hará que la amplitud disminuya. Así que no solo las fuerzas impactan la amplitud de la vibración, sino también la rigidez o las fuerzas de resistencia.
Sabemos que la rigidez depende de las condiciones de diseño, los centros de masa, el centro de gravedad de la máquina, los momentos de inercia, la forma geométrica, la masa de la máquina; todo influye en definir un valor de rigidez que es complejo en este sentido. La norma no puede establecer niveles de alarma para todas las máquinas sin tomar en cuenta la rigidez del sistema.
Una forma de identificar esto de manera visual es una máquina sobre un soporte sólido, por ejemplo, cemento, o una base rígida metálica. Puede considerarse rígida una máquina apoyada en resortes o en aislamiento. Este tipo de máquinas se consideran cualitativamente flexibles, y no podemos comparar la respuesta dinámica de ellas con las máquinas rígidas.
Una forma más específica y técnica de determinar si la estructura que soporta una máquina es rígida o flexible es a través del conocimiento de su frecuencia natural. La frecuencia natural es una característica del diseño de los componentes, una parte intrínseca de un cuerpo sólido. Es la frecuencia a la cual vibra un cuerpo de manera transitoria cuando es sometido a una fuerza transitoria, lo que se denomina vibración libre.
Más adelante entraremos en detalle sobre el concepto de frecuencia natural. Por ahora, vamos a tomarla como una condición intrínseca de la máquina. Cuando una máquina vibra a una frecuencia cercana a su frecuencia natural, entra en un fenómeno llamado resonancia, caracterizado por muy altas amplitudes de vibración. Una máquina que esté trabajando cerca de su frecuencia natural vibrará más que una máquina que esté trabajando lejos de su frecuencia natural.
Por ejemplo, una máquina entre cero y su velocidad máxima de trabajo puede alcanzar su frecuencia natural en algún momento, y la velocidad de giro podría quedar peligrosamente cercana a esa frecuencia natural, generando resonancia. Esto se considera en la norma como una base flexible. Lo contrario sería que la velocidad de giro sea menor a la frecuencia natural, es decir, desde cero hasta la velocidad de trabajo, no se encuentra la frecuencia natural de la máquina, y tampoco se alcanza ni se sobrepasa el 75% de esa frecuencia natural. Esto es lo que se considera una base rígida, cuando las máquinas operan lejos de su frecuencia natural.
Este concepto general sobre la frecuencia natural nos ayudará a entender los criterios de aceptación en la clasificación de base rígida o base flexible. Identificar si una máquina es rígida o flexible tiene ciertos patrones de reconocimiento. Si eso se nos hace complejo de identificar de forma cualitativa, entonces tendremos que hacer una medición de frecuencia natural en nuestras máquinas y compararla con la velocidad de trabajo (RPM), para determinar en qué clasificación entra nuestra máquina.
Después de haber clasificado la máquina por grupo de potencia, tamaño y tipo de base, ya sean rígidas o flexibles, vienen las bandas de aceptación que estudiamos en la sección pasada. El rango azul, A, B, verde, C, amarillo, D, establece entonces los límites permisibles. Lo que nos dice esto, por ejemplo, es que para una máquina con una potencia entre 300 kW y 50 MW, con una base rígida, lo óptimo sería trabajar hasta dos milímetros por segundo de vibración RMS en la carcasa de la máquina.
Si superamos eso, entraremos en el nivel verde, si superamos el nivel verde, caemos en el nivel amarillo, hasta siete milímetros por segundo. Si superamos siete milímetros por segundo, caemos en el nivel rojo o D, establecido como vibración dañina. Estos son los criterios establecidos de forma sencilla para una máquina, si conocemos las características de potencia y rigidez del sistema.
La norma ISO 10816-3 recomienda para máquinas grandes una vibración RMS en el sistema métrico en milímetros por segundo, o en el sistema inglés en pulgadas por segundo. La norma establece límites permisibles para bandas de frecuencia entre 600 y 60,000 ciclos por minuto. Para máquinas más lentas, el rango inferior empieza en 120 ciclos por minuto y también termina en 60,000 ciclos por minuto.
La clasificación de las zonas de aceptación A, B, C y D es para máquinas según su potencia y la rigidez de la base, y establece límites absolutos máximos recomendados para la operación de equipos rotativos. Por ejemplo, esta norma ISO 10816-3 incluye máquinas como motores eléctricos, turbinas de vapor hasta 50 MW, turbinas de gas hasta 3 MW, generadores, compresores centrífugos y sopladores.
Recordemos que la ISO 10816 es más antigua que la serie actual y aún no ha sido unificada por completo. Por ejemplo, máquinas como turbinas de vapor y turbinas de gas ya tienen su propia especificación bajo la norma ISO 20816. Estas están clasificadas dentro de esta nueva norma.
Si tenemos que configurar valores de alarma para estas máquinas, es mejor referirse a la ISO 20816, que es aplicable a turbinas de vapor o turbinas de gas dentro de este rango de potencia, ya que aún no se ha unificado completamente.
Se mantienen vigentes algunas máquinas bajo la ISO 10816, especialmente motores eléctricos, porque los motores eléctricos aún no tienen una norma específica. Mientras esto no ocurra, seguirán dentro de esta clasificación.
Lo mismo aplica para generadores, compresores centrífugos y sopladores, que podrían tener en algún momento su propia norma particular. Con el tiempo, estas normas han sido actualizadas y se han creado normas particulares para cada tipo de máquina. Por ejemplo, actualmente está en progreso la norma específica para motores eléctricos, pero por ahora la ISO 10816-3 y la ISO 7919-3 todavía son aplicables a ciertos casos.
Cursos recomendados
Segundo críterio (2do) de los límites de aceptación de la ISO 10813-3
Un segundo criterio de la norma ISO es establecer la alarma o el valor permisible en función de cambios, ya no de un valor absoluto, sino de cambios relativos.
Se trata de vigilancia sobre cambios de amplitud de vibración respecto a un valor de referencia predeterminado. Es decir, yo puedo tomar como referencia incluso el valor absoluto recomendado por la norma en el criterio número uno y, en ese sentido, vigilar cambios con respecto a eso. Pero lo mejor es establecer cambios respecto a un registro histórico o una línea base.
Si tenemos una línea histórica de referencia de línea base y consideramos que ese es un nivel de operación adecuado para nuestro equipo rotativo, en lugar de utilizar el valor absoluto recomendado por la norma, es mejor utilizar el criterio de aceptación basado en cambios.
Los cambios pueden ser instantáneos o progresivos, no necesariamente un cambio debe mantenerse en el tiempo, porque pueden existir condiciones operacionales fuera de los rangos de diseño que hagan vibrar a las máquinas de manera transitoria. Eso también se considera como un nivel inaceptable de operación que debe verificarse.
Entonces, si esos cambios de amplitud de vibración son causados por cambios en las condiciones operacionales, entendamos que una máquina con mayor velocidad de trabajo, mayor caudal o mayor carga va a afectar su condición vibratoria, ya que vibrará más o menos dentro de estas condiciones de cambios operacionales. Y eso debe ser considerado durante el proceso de medición.
Interpretación de los incrementos y disminución de la vibración
Hay situaciones en las que uno piensa que si disminuye la vibración, es algo positivo. Es bueno que una máquina que esté vibrando muy poco parezca estar en buen estado. Pero esto no siempre es el caso. Recordemos que la vibración es una cantidad vectorial y la rigidez del sistema tiene una influencia importante.
Puede suceder que tengamos una excesiva rigidez, provocada por tensión en las líneas o por una fuerza excesiva, como por ejemplo una desalineación o tolerancias muy pequeñas. Esto puede hacer que la máquina tenga un menor grado de libertad, por lo que vibrará menos. Pero esto no necesariamente indica una buena salud de la máquina.
Siempre hay que analizar las causas de vibraciones muy bajas que parecen sospechosas, sobre todo si llevamos un registro histórico y de repente notamos una distribución inusual de la vibración. Esto debe ser motivo de análisis.
Lo que se hace, entonces, es tratar de colocar niveles de alarma que nos adviertan de disminuciones en la vibración que no sean normales o que no sean producto de la operación normal. En este sentido, la norma indica que un cambio del 25% sobre la zona B o un cambio del 20% sobre una línea de referencia ya debe considerarse un problema, incluso si no se ha alcanzado el valor absoluto de alarma.
Cuando se menciona un cambio respecto a la zona B, lo que está indicando es que si en esta zona B, por ejemplo, 4 mm/s sigue siendo un valor límite aceptable, superar este porcentaje ya debería ser motivo de análisis. No estamos en una situación de cambio que podamos considerar normal. No necesariamente hay que alcanzar los 7.1 mm/s para decir que estamos en el nivel amarillo.
Entonces, un cambio del 25% sobre este nivel ya puede activar una alarma. Y también un cambio del 20% sobre el nivel amarillo ya puede considerarse un nivel de disparo. Esto aplica especialmente para aquellas máquinas que operan con niveles de vibración bastante bajos, alejados de estos patrones.
En este ejemplo que vemos en la tabla, lo que estamos tratando de hacer es analizar fechas de medición de una máquina particular, en un programa de monitoreo de condición.
Lo que vemos entonces es un registro histórico. Vemos cómo se mantienen unos valores de vibración pico y vibración RMS a lo largo de las fechas, y en algún momento comienza a incrementarse la vibración. Sin embargo, si estamos vigilando esta máquina solo con el nivel absoluto que establece la norma, supongamos que 4.5 mm/s es el valor de advertencia, notaremos que a pesar de los cambios, no se ha alcanzado la alarma.
Incluso tenemos una proyección de 4.4 mm/s, y todavía no llega a activar la alarma. Sin embargo, este es un cambio importante con respecto a la línea base, lo que supera el 70% de la vibración base.
Si analizamos fotográficamente el registro histórico, observamos una estabilidad durante un período de operación, y luego un incremento en la vibración. Sin embargo, la alarma no se alcanza, ni siquiera el disparo. Por lo tanto, aquí hay una cuestión irregular que debe evaluarse.
La máquina ha estado aumentando su vibración sin alcanzar la alarma, pero ha experimentado cambios significativos con respecto a la línea base. Este es un ejemplo de cómo podemos optimizar este nivel de alarma, disminuirlo y proyectarlo más hacia un porcentaje de cambio.
Esta es la recomendación de la ISO, que nos dice que es útil utilizar porcentajes de cambio para este tipo de monitoreo.
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